CN114733469B - 一种连续反应釜 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种连续反应釜，包括：釜体，内部设有至少两个反应腔室；浆料进口，设置在所述釜体的下部位置，与所述反应腔室连通；高压注入装置，与所述浆料进口连通，用于向所述反应腔室内喷射浆料。本发明提供的连续反应釜，浆料由高压注入装置经浆料进口喷射到釜体内，与位于釜体内的物料实现快速地均匀混合，在混合过程中，有效避免了浆料中颗粒物质之间的团聚。利用上述连续反应釜生产聚酯纤维，可以得到功能粉体分散粒径小的功能聚酯低聚物，改善了功能聚酯的纺丝性能，适合用于生产高品质纤维和薄膜等产品。
Description
技术领域
本发明属于化工设备技术领域，具体地说，涉及一种连续反应釜。
背景技术
目前，功能聚酯纤维一般采用母粒法制备得到。母粒法是先将功能粉体与载体树脂熔融混合得到高功能粉体含量的功能母粒，然后再将功能母粒熔体与纺丝用聚酯熔体在连续反应釜中均匀混合，经纺丝过程得到功能聚酯纤维。由于母粒法制备功能聚酯纤维的过程中，功能粉体在高粘聚酯熔体中的分散主要是依靠连续反应釜中所提供的机械剪切力，从而难以实现功能粉体在聚酯熔体中的高均匀分散，使制备得到的功能聚酯熔体的纺丝性能较差，难以纺制细旦或超细旦功能聚酯纤维。
为解决上述技术问题，现有技术经过改进已经存在将功能粉体制成浆料后通过在线添加等方式添加到连续反应釜中与聚酯低聚物混合，以提高成品功能聚酯中功能粉体分散性能的相关技术。但由于功能粉体浆料常采用二元醇单体作为溶剂，在与聚酯低聚物进行混合时，常存在过量的二元醇单体在高温下瞬间蒸发导致功能粉体重新团聚的问题。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供了一种连续反应釜，浆料由高压注入装置经浆料进口喷射到釜体内，与位于釜体内的物料实现快速地均匀混合，在混合过程中，有效避免了浆料中颗粒物质之间的团聚。
为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：
一种连续反应釜，包括：
釜体，内部设有至少两个反应腔室；
浆料进口，设置在所述釜体的下部位置，与所述反应腔室连通；
高压注入装置，与所述浆料进口连通，用于向所述反应腔室内喷射浆料。
在上述方案中，浆料由高压注入装置经浆料进口喷射到釜体内，与位于釜体内的物料实现快速地均匀混合，在混合过程中，有效避免了浆料中颗粒物质之间的团聚。利用上述连续反应釜生产聚酯纤维，可以得到功能粉体分散粒径小的功能聚酯低聚物，改善了功能聚酯的纺丝性能，适合用于生产高品质纤维和薄膜等产品。
在一些实施方式中，所述高压注入装置包括
喷射部，与所述浆料进口连通，用于向所述反应腔室内喷射浆料；
所述反应腔室内设有搅拌器，所述搅拌器自所述釜体的顶部向底部延伸设置，所述喷射部的喷射方向与所述搅拌器的延伸方向之间具有夹角A，满足15°≤A≤75°；
优选地，所述夹角A，满足30°≤A≤60°；更优选地，所述夹角A，满足30°≤A≤45°。
在上述方案中，通过将喷射部的喷射方向设置为与所述搅拌器的延伸方向倾斜设置，使两者之间具有一定的夹角，向该区域内喷射浆料，有利于浆料在连续反应釜内物料的分散，避免发生浆料中颗粒物质之间的团聚。
在一些实施方式中，所述搅拌器包括搅拌轴和设置在所述搅拌轴上的搅拌叶，所述喷射部上设有喷孔，所述喷孔与所述搅拌叶边缘之间的距离为d，所述釜体在水平方向上的半径为r，满足r/2≤d≤r。
在上述方案中，喷孔与搅拌叶边缘之间的距离在满足上述条件下所构成的区域，其搅拌流场剪切力较强，因此向该区域内喷射浆料，有利于浆料在连续反应釜内物料的分散，避免发生浆料中颗粒物质之间的团聚。
在一些实施方式中，所述高压注入装置还包括
三相混合器，所述三相混合器包括筒体，所述筒体上开设有高压气体进口、固液浆料进口和浆料出口；
所述喷射部与所述浆料进口和所述浆料出口连通，用于将所述三相混合器内的浆料喷射到所述反应腔室内；
优选地，所述固液浆料进口和所述浆料出口分别位于所述筒体的两端，所述高压气体进口位于所述筒体的侧壁上。
在上述方案中，由固液浆料与高压气体组成的气液固三相浆料以高压射流的形式被喷射部喷射到反应釜内，此过程中，高速流动的浆料流经的中心区域压强较低，会迫使反应釜内的其他物料向中心区域流动，实现快速地均匀混合；另外，高压气体在喷射的过程中，还可以起到紊流作用，从而使浆料进一步地高效均匀分散，大大缩短了物料的混合时间。在生产聚酯纤维产品时，可以解决因混合时间过长而引起功能粉体浆料中过量二元醇单体的蒸发，进而产生的功能粉体重新团聚问题。
在一些实施方式中，所述高压气体进口、固液浆料进口和浆料出口分别与高压气体供应管、固液浆料供应管和浆料排出管连通；
所述高压气体供应管设有减压阀，所述三相混合器设有压力传感器，所述减压阀和所述压力传感器均与控制器相连，所述控制器根据所述压力传感器检测到三相混合器内的压力大小控制所述减压阀的开度。
进一步地，所述喷射部为喷嘴，所述喷嘴包括喷头和管状结构，所述喷头上设有所述喷孔；
所述喷孔与所述浆料进口连通；所述管状结构的一端与所述喷头连接，内部形成有与所述喷孔相通的流道，所述管状结构靠近所述喷头的侧部与所述浆料排出管连通；
优选地，所述管状结构的内部设有调节阀，用于调节所述喷孔的孔径大小。
在一些实施方式中，还包括
外壳，套设在所述釜体的外部，由至少两个立式筒状结构的壳体沿水平方向并列连接形成，相邻两个壳体的连接处在朝向所述连续反应釜外部的方向具有夹角α，满足30°≤α≤90°。
在上述方案中，通过将至少两个立式筒状结构的壳体沿水平方向并列连接设置，使得壳体的内侧可以容纳具有多个反应腔室的釜体，并且将相邻两个立式筒状结构的壳体连接处的夹角控制在上述范围内，能够最大程度的减少形成的各反应腔室内的搅拌流场速度滞留区。
在一些实施方式中，所述壳体包括上封头和下封头，分别位于所述釜体的顶部和底部，所述釜体的底壁开设有所述浆料进口，所述喷射部设置在所述下封头与所述浆料进口相对的位置，与所述浆料进口连通；
优选地，所述上封头和下封头分别为椭圆封头、球形封头、蝶形封头中的至少一种。
在一些实施方式中，所述釜体内设有隔板，所述隔板从所述釜体的底壁向上延伸设置，所述隔板将所述釜体内部分隔成并排设置且相互连通的多个所述反应腔室，所述隔板与所述釜体的顶壁之间具有间隙，所述间隙向靠近所述物料出口的方向逐渐增大；
优选地，所述隔板的高度为所述釜体高度的1/4～3/5。
在上述方案中，通过将隔板的高度控制为釜体高度的1/4～3/5，可以为釜体内的各个反应腔室留有足够大的气相空间，避免釜体内产生的蒸汽而引起物料中气相夹带现象。同时也避免因隔板的高度设计过高时，导致物料不能顺利流到相邻的下一反应腔室内，而隔板的高度设计过低时，容易出现物料在特定温度的反应腔室内未发生充分反应，就马上流到相邻的下一反应腔室内，致使反应的精确度降低。
另外，上述方案通过将间隙设置为向靠近所述出料口的方向逐渐增大，即隔板的高度限制为向靠近所述出料口的方向逐渐减小，使得进入釜体内的物料可顺利通过各反应腔室间的隔板顶部依次从与第二进料口连通的反应腔室流入到与出料口连通的反应腔室，有效减少釜体内物料的短路与返混，能够精确控制反应的程度。
在一些实施方式中，各个所述反应腔内均设有加热装置，所述加热装置上设有温度调节部件，用于调节各个所述反应腔内的温度；
优选地，所述加热装置为热媒盘管，所述温度调节部件为设置在所述热媒盘管出口处的热媒流量调节阀。
在上述方案中，通过调节热媒流量调节阀的开度，可精确控制釜体内各反应腔室的温度，在生产聚酯纤维时，可以实现精准独立控制浆料与连续反应釜内物料的低温高效混合过程和作为浆料载体的过量二元醇单体的高温蒸发脱除过程。
在一些实施方式中，所述连续反应釜还包括物料进口和物料出口，设置在所述釜体上，分别与位于所述釜体两端的反应腔室连通。
所述连续反应釜在生产聚酯纤维时，所述物料进口为聚酯低聚物进口，所述固液浆料进口为功能粉体浆料进口，所述高压气体进口为高压氮气进口。
采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明提供的连续反应釜，浆料由高压注入装置经浆料进口喷射到釜体内，与位于釜体内的物料实现快速地均匀混合，在混合过程中，有效避免了浆料中颗粒物质之间的团聚。利用上述连续反应釜生产聚酯纤维，可以得到功能粉体分散粒径小的功能聚酯低聚物，改善了功能聚酯的纺丝性能，适合用于生产高品质纤维和薄膜等产品。
本发明提供的连续反应釜，通过将隔板的高度控制为釜体高度的1/4～3/5，可以为釜体内的各个反应腔室留有足够大的气相空间，避免釜体内产生的蒸汽而引起物料的气相夹带现象。同时也避免因隔板的高度设计过高时，导致物料不能顺利流到相邻的下一反应腔室内，而隔板的高度设计过低时，容易出现物料在特定温度的反应腔室内未发生充分反应，就马上流到相邻的下一反应腔室内，致使反应的精确度降低。另外，通过将间隙设置为向靠近所述出料口的方向逐渐增大，即隔板的高度限制为向靠近所述出料口的方向逐渐减小，使得进入釜体内的物料可顺利通过各反应腔室间的隔板顶部依次从与第二进料口连通的反应腔室流入到与出料口连通的反应腔室，有效减少釜体内物料的短路与返混，能够精确控制反应的程度。
本发明提供的连续反应釜，通过将至少两个立式筒状结构的壳体沿水平方向并列连接设置，使得壳体的内侧可以容纳具有多个反应腔室的釜体，并且将相邻两个立式筒状结构的壳体连接处的夹角控制在上述范围内，能够最大程度的减少形成的各反应腔室内的搅拌流场速度滞留区。
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
附图说明
附图作为本发明的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：
图1为本发明连续反应釜一种结构的结构示意图。
图2为本发明连续反应釜另一种结构的结构示意图。
图3为本发明连续反应釜一种结构的俯视图。
图4为本发明高压注入装置的结构示意图。
图5为本发明搅拌器中导流筒的侧视图。
图6为本发明搅拌器中导流筒的俯视图。
图中：10、釜体；11、反应腔室；12、壳体；13、隔板；131、固定部；132、活动部；14、热媒盘管；15、物料进口；16、物料出口；17、浆料进口；18、气相出口；19、搅拌器接口；191、轴流搅拌器接口；192、径向流搅拌器接口；21、三相混合器；211、高压气体进口；212、固液浆料进口；213、浆料出口；22、高压气体供应管；23、固液浆料供应管；24、浆料排出管；25、减压阀；26、压力传感器；27、搅拌器；271、径向流搅拌器；272、轴流搅拌器；273、导流筒；274、导流孔；275、挡板；28、搅拌轴；29、搅拌叶；30、喷嘴；31、喷头；32、喷孔；33、管状结构；34、调节阀；100、连续反应釜。
需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
如图1至图6所示，一种连续反应釜，包括：釜体10，内部设有至少两个反应腔室11；浆料进口17，设置在所述釜体10的下部位置，与所述反应腔室11连通；高压注入装置，与所述浆料进口17连通，用于向所述反应腔室11内喷射浆料。
在生产聚酯纤维时，功能粉体浆料常采用二元醇单体作为溶剂，在与聚酯低聚物进行混合时，常存在过量的二元醇单体在高温下瞬间蒸发导致功能粉体重新团聚的问题，而现有的在线添加方式并不能较快速地将功能粉体浆料与聚酯低聚物进行充分混合均匀。因此在上述方案中，浆料由高压注入装置经浆料进口17喷射到釜体10内，与位于釜体10内的物料实现快速地均匀混合，在混合过程中，有效避免了浆料中颗粒物质之间的团聚。利用上述连续反应釜100生产聚酯纤维，可以得到功能粉体分散粒径小的功能聚酯低聚物，改善了功能聚酯的纺丝性能，适合用于生产高品质纤维和薄膜等产品。
需要说明的是，可以在各个反应腔室内均设有浆料进口，也可以仅在一个反应腔室内设有浆料进口，浆料进口的具体数量可以根据实际生产需要进行合理调整。
在一些实施方式中，如图1所示，所述高压注入装置包括
喷射部，与所述浆料进口连通，用于向所述反应腔室内喷射浆料；
所述反应腔室内设有搅拌器，所述搅拌器自所述釜体的顶部向底部延伸设置，所述喷射部的喷射方向与所述搅拌器的延伸方向之间具有夹角A，满足15°≤A≤75°；
优选地，所述夹角A，满足30°≤A≤60°；更优选地，所述夹角A，满足30°≤A≤45°。
在上述方案中，通过将喷射部的喷射方向设置为与所述搅拌器的延伸方向倾斜设置，使两者之间具有一定的夹角，向该区域内喷射浆料，有利于浆料在连续反应釜内物料的分散，避免发生浆料中颗粒物质之间的团聚。
在一些实施方式中，所述搅拌器27为轴流搅拌器27、径向流搅拌器27、轴流搅拌器与径向流搅拌器组合搅拌器27中的任意一种。
通过釜体10内各反应腔室11所承担的反应工序的不同，各反应腔室11可选择不同形式的搅拌器27，其中添加功能粉体浆料的反应腔室11优选为由下层为高剪切径向流搅拌器和上层为强循环轴流搅拌器搅拌组合的搅拌器27，以便于功能粉体的分散；而作为浆料载体的过量二元醇单体高温蒸发脱除的反应腔室11优选为强循轴流搅拌器27，以便于二元醇单体的蒸发脱除。釜体10内各个反应腔室11可以根据不同的功能分区选用不同形式的搅拌器27，可相当于几个反应器串联而成，极大地缩短了工艺流程，降低了投资费用和操作费用，提高了反应效率。
在一些实施方式中，所述反应釜的顶壁上设有气相出口18和搅拌器接口19，所述气相出口18用于排出反应中生成的气体，所述搅拌器接口19用于连接所述搅拌器。
在一些实施方式中，所述搅拌器27包括搅拌轴28和设置在所述搅拌轴28上的搅拌叶29，所述喷射部上设有喷孔32，所述喷孔32与所述搅拌叶29边缘之间的距离为d，所述釜体10在水平方向上的半径为r，满足r/2≤d≤r。
由于液体的流动性较小，利用高压注入装置仍然得不到有效的混合。因此在上述方案中，通过高压注入装置与搅拌器27的配合使用，喷孔32与搅拌叶29边缘之间的距离在满足上述条件下所构成的区域，其搅拌流场剪切力较强，因此向该区域内喷射功能粉体浆料，有利于功能粉体浆料在聚酯低聚物中的分散，避免发生功能粉体浆料的再团聚。
优选地，所述喷头31上的喷孔32与所述搅拌叶29远离所述搅拌轴28一侧的下部边缘之间的距离为d1，满足r/2≤d1≤r；优选地，r/2≤d1≤3r/4。
在一些实施方式中，如图1和图4所示，所述高压注入装置包括
三相混合器21，所述三相混合器21包括筒体，所述筒体上开设有高压气体进口211、固液浆料进口212和浆料出口213；
所述喷射部与所述浆料进口17和所述浆料出口213连通，用于将所述三相混合器21内的浆料喷射到所述反应腔室11内；
优选地，所述固液浆料进口212和所述浆料出口213分别位于所述筒体的两端，所述高压气体进口211位于所述筒体的侧壁上。
在上述方案中，由固液浆料与高压气体组成的气液固三相浆料以高压射流的形式被喷射部喷射到反应釜内，此过程中而产生卷吸作用，高速流动的浆料流经的中心区域压强较低，会迫使反应釜内的其他物料向中心区域流动，实现快速地均匀混合；另外，高压气体在喷射的过程中，还可以起到紊流作用，从而使浆料进一步地高效均匀分散，大大缩短了物料的混合时间。在生产聚酯纤维产品时，可以解决因混合时间过长而引起功能粉体浆料中过量二元醇单体的蒸发，进而产生的功能粉体重新团聚问题。
优选地，所述筒体为圆柱形结构。
在一些实施方式中，如图4所示，所述高压气体进口211、固液浆料进口212和浆料出口213分别与高压气体供应管22、固液浆料供应管23和浆料排出管24连通；
所述高压气体供应管22设有减压阀25，所述三相混合器21设有压力传感器26，所述减压阀25和所述压力传感器26均与控制器相连，所述控制器根据所述压力传感器26检测到三相混合器21内的压力大小控制所述减压阀25的开度。
减压阀的开度大小可以控制高压气体供应管向三相混合器中的高压气体供应量，当压力传感器检测到三相混合器内的压力较小时，控制器控制减压阀的开度增大，当压力传感器检测到三相混合器内的压力较大时，控制器控制减压阀的开度减小。
优选地，所述三相混合器21内的压力范围控制为8～50bar。
在一些实施方式中，所述喷射部为喷嘴30，所述喷嘴30包括喷头31和管状结构33，所述喷头31上设有所述喷孔32；
所述喷孔32与所述浆料进口17连通；所述管状结构33的一端与所述喷头31连接，内部形成有与所述喷孔32相通的流道，所述管状结构33靠近所述喷头31的侧部与所述浆料排出管24连通；
三相混合器内的浆料沿着浆料排出管被挤压进管状结构内，然后从喷孔以射流的方式喷射到釜体内的反应腔室内。
优选地，所述管状结构33的内部设有调节阀34，用于调节所述喷孔32的孔径大小。
具体地，所述调节阀包括阀杆和控制手盘，阀杆套设在管状结构的内部，控制手盘与阀杆相连，通过转动控制手盘使得阀杆沿着管状结构螺旋向前或者螺旋向后移动，以调节喷孔的孔径大小。
在一些实施方式中，所述喷头31呈锥形结构，所述锥形结构的尖部区域设有所述喷孔32。
喷头31的直径逐渐变小，因此压强逐渐增加，物料会从喷头31的喷孔32中喷出，形成喷射流，使得物料再一次得到混合均匀的效果。
在一些实施方式中，如图1和图2所示，还包括外壳，套设在所述釜体10的外部，由至少两个立式筒状结构的壳体12沿水平方向并列连接形成，相邻两个壳体12的连接处在朝向所述连续反应釜100外部的方向具有夹角α，满足30°≤α≤90°。优选地，满足45°≤α≤60°。
在上述方案中，如图1和图3所示，通过将至少两个立式筒状结构的壳体12沿水平方向并列连接设置，使得壳体12的内侧可以容纳具有多个反应腔室11的釜体10，并且将相邻两个立式筒状结构的壳体12连接处的夹角控制在上述范围内，能够最大程度的减少形成的各反应腔室11内的搅拌流场速度滞留区。
在一些实施方式中，所述壳体12包括上封头和下封头，分别位于所述釜体10的顶部和底部，所述釜体10的底壁开设有所述浆料进口17，所述喷射部设置在所述下封头与所述浆料进口17相对的位置，与所述浆料进口17连通；
优选地，所述上封头和下封头分别为椭圆封头、球形封头、蝶形封头中的至少一种。
如图1和图2所示，位于连续反应釜端部的两个壳体由上封头、下封头和一侧侧壁组成，而位于连续反应釜内部的壳体仅由上封头和下封头组成，可以节约生产成本。
在一些实施方式中，所述上封头和下封头的高度被配置为釜体10在水平方向上半径的1/6～1。可以进一步地减少釜体10内各反应腔室11中的搅拌流场速度滞留区。
在一些实施方式中，所述高压注入装置的喷射部喷嘴30安装在下封头处靠近所述隔板13的位置。
在上述方案中，相较于喷孔32与搅拌叶29朝向釜体10底壁一侧边缘之间的区域，喷孔32与搅拌叶29远离搅拌轴28一侧的下部边缘之间的距离在满足上述条件下所构成的区域，其搅拌流场剪切力更强，向该区域内喷射功能粉体浆料，更有利于功能粉体浆料在聚酯低聚物中的分散，能够更大程度地避免功能粉体浆料的再团聚。
在一些实施方式中，如图1所示，所述釜体10内设有隔板13，所述隔板13从所述釜体10的底壁向上延伸设置，所述隔板13将所述釜体10内部分隔成并排设置且相互连通的多个所述反应腔室11，所述隔板13与所述釜体10的顶壁之间具有间隙，所述间隙向靠近所述物料出口16的方向逐渐增大；
优选地，所述隔板13的高度为所述釜体10高度的1/4～3/5。
在上述方案中，通过将隔板13的高度控制为釜体10高度的1/4～3/5，可以为釜体10内的各个反应腔室11留有足够大的气相空间，避免釜体10内产生的二元醇蒸汽而引起聚酯物料的气相夹带现象。同时也避免因隔板13的高度设计过高时，导致物料不能顺利流到相邻的下一反应腔室11内，而隔板13的高度设计过低时，容易出现物料在特定温度的反应腔室11内未发生充分反应，就马上流到相邻的下一反应腔室11内，致使反应的精确度降低。
另外，上述方案通过将间隙设置为向靠近所述出料口的方向逐渐增大，即隔板13的高度限制为向靠近所述出料口的方向逐渐减小，使得进入釜体10内的物料可顺利通过各反应腔室11间的隔板13顶部依次从与第二进料口连通的反应腔室11流入到与出料口连通的反应腔室11，有效减少釜体10内物料的短路与返混，能够精确控制反应的程度。
优选地，所述隔板13与反应釜顶壁之间的间隙可调。
上述方案通过调节隔板的高度能够实现对每个反应腔中反应物的量的控制，避免了现有反应釜中反应物逆流而无法实现多个反应阶段同时进行的问题。
在上述任一实施方式中，如图2所示，所述隔板13包括，
固定部131，与反应釜底部相连，从连接处向上延伸得到，用于对活动部132进行定位；
活动部132，与所述固定部131活动连接，用于沿所述固定部131延伸方向伸缩以调节所述隔板13与反应釜之间的间隙的大小。
其中固定部131包括相互平行且间隔设置的两个固定板，两个固定板与反应釜底壁相连，形成用于对活动部进行定位的定位槽，活动部132通过定位槽与固定部活动连接；上述方案避免了隔板在调节过程中产生晃动和位移导致相邻两侧的反应腔容量产生变化进而影响反应的正常进行。
在一些实施方式中，所述固定部131为相互平行且间隔设置的两个固定板，两个固定板形成用于对所述活动部进行定位的定位槽；
所述活动部132通过所述定位槽与所述固定部131活动连接。
在一些实施方式中，所述活动部132包括，
活动板，至少部分容纳于所述定位槽中，与所述固定部活动连接；
驱动杆，沿所述活动板的伸缩方向贯穿反应釜与所述活动板相连；
驱动部，与所述驱动杆传动连接，通过所述驱动杆带动所述活动板实现伸缩运动。
上述方案中，驱动杆可以设置为与活动板的底部相连，从活动板的底部向下延伸并贯穿反应釜底壁与设于反应腔底部的驱动部传动连接；也可以设置为与活动板的顶部相连，从活动板的顶部向上延伸贯穿反应釜顶壁与设于反应腔顶部的驱动部传动连接。
具体地，驱动杆上具有螺纹，驱动部可以是通过驱动杆自动控制活动板移动的驱动电机，也可以是用于实现活动板手动控制的手轮。
上述方案中，驱动部为驱动电机，实现了对活动板的远程自动控制，降低了人力成本，能够更加容易的实现对活动板的实时控制；驱动部为手轮则为技术人员提供了另一种控制方式，当自动控制失效或者发生特殊情况时，可以通过手动控制活动板的移动实现对活动板的紧急控制。
进一步地，为了提高技术人员手动控制的精确程度，在驱动杆上设置有对应于活动板顶部与反应釜顶壁之间间隙大小的标尺，提高了技术人员手动控制的精确性；同时为了避免技术人员操作失误将活动板提升至脱离固定部，在驱动杆上设置有限位部以对活动板的移动范围进行限制。
在上述任一实施方式中，如图2所示，所述搅拌器27包括径向流搅拌器271，位于所述反应腔室11内部，具有搅拌轴和搅拌叶，用于驱动反应物沿径向方向流动；导流筒273，与所述反应腔室11固定连接，导流筒273内部中空形成容纳所述径向流搅拌器271的空腔，所述空腔的壁上设有导流孔274；所述径向流搅拌器位于所述空腔内部，径向流搅拌器进行搅拌时，推动空腔内部的反应物通过所述导流孔喷射至空腔外部。
径向流搅拌器驱动剪切喷射机构内部的反应物通过剪切喷射机构喷射至外部，反应物高速喷射的过程中受到剪切力的影响，从而避免了反应物中功能粉体的团聚，实现了功能粉体在反应物中的充分分散。
所述釜体的底部设有径向流搅拌器接口192，用于连接所述径向流搅拌器271。
具体的，所述导流筒273呈空心圆柱形结构，导流筒轴向方向的两端具有开口，与所述径向流搅拌器271同轴设置，套设在所述径向流搅拌器271外部，与所述搅拌叶之间具有间隙；
在一些实施方式中，所述导流筒上设有导流区，位于导流筒内侧的反应物从所述导流区喷射至所述导流筒外侧。
优选的，所述导流筒的半径为反应腔半径的1/4～3/5。
进一步的，所述导流区与所述搅拌叶的端部位置相对，具有沿导流筒周向方向排列设置的导流孔。
上述方案中，反应物中混合有功能粉体，径向流搅拌器驱动反应物沿径向流动的过程中，部分反应物从导流筒上的导流孔中流出，由于供反应物流动的区域缩小，穿过导流孔的反应物能够以较高的速度从导流筒内侧喷出至外侧，在高速流动状态下受到剪切力，从而能够将团聚的功能粉体冲散，实现功能粉体的均匀分散；部分未从导流孔流出的反应物与导流筒产生碰撞，也能够将功能粉体的团聚冲散，进而实现了功能粉体的充分分散和均匀混合。
进一步的，高剪切反应釜还包括驱动部，与径向流搅拌器传动连接，用于驱动径向流搅拌器旋转。
进一步的，所述导流区沿导流筒轴向方向的长度大于所述搅拌叶的宽度，具有沿导流筒轴向方向排列设置的多排导流孔。
由于导流区沿导流筒轴向方向的长度大于搅拌叶的宽度，反应物在搅拌叶的驱动下能够更加迅速的从导流筒内部喷射至外部，提高了对反应物中功能粉体进行分散的效率。
在一些实施方式中，如图5和图6所示，所述导流筒273的内壁上还固定设置有挡板275；所述挡板275沿导流筒273的轴向方向和径向方向分别延伸，所述挡板275在导流筒273的轴向方向上位于所述搅拌叶的一侧，在导流筒273径向方向的长度大于所述导流筒273内壁于所述搅拌叶端部之间的间隙；
径向流搅拌器转动过程中带动反应物沿导流筒周向运动，在经过挡板时，反应物受到剪切力影响，能够进一步避免功能粉体之间的团聚，使得反应物中混合的功能粉体分散的更加均匀。
具体的，挡板所在的平面平行于所述导流筒的轴线，沿所述导流筒径向方向的长度大于所述导流筒和所述搅拌叶端部之间的间隙，径向流搅拌器转动过程中带动反应物沿导流筒周向运动，在经过挡板时，反应物受到剪切力影响，能够进一步避免功能粉体之间的团聚，使得反应物中混合的功能粉体分散的更加均匀。
优选的，所述挡板与所述导流筒的轴线共面。
在上述方案的基础上，为了进一步提高反应物中功能粉体的分散均匀性，在导流筒轴向方向上与径向流搅拌器的搅拌叶位置相对的设置多个挡板，并将挡板成对设置在径向流搅拌器轴向方向的上下两侧，位于径向流搅拌器上下两侧的挡板对称设置，与径向流搅拌器之间的间隔相同，使得径向流搅拌器在经过挡板时，在径向流搅拌器周围的多个方向对反应物施加剪切力，能够更加充分的避免功能粉体之间产生团聚，也能够提高功能粉体在反应物中的分散均匀性。
优选的，所述挡板和所述径向流搅拌器之间的间隙为5-50mm。
挡板与导流筒的轴线共面，使得挡板能够对在搅拌叶驱动下靠近挡板的反应物进行充分的阻挡，进而提升搅拌叶经过挡板时搅拌叶和挡板之间的反应物受到的剪切力，能够更加充分的实现对反应物中功能粉体的分散，有效降低功能粉体的团聚。
进一步的，沿所述导流筒的周向方向与所述径向流搅拌器的搅拌叶位置相对的设置多个所述挡板；
所述搅拌叶沿所述导流筒轴向方向的两侧均设有所述挡板，位于所述搅拌叶两侧的挡板对称设置。
优选的，所述径向流搅拌器的搅拌叶数目为3-8片。
上述方案中，径向流搅拌器经过挡板时，挡板和导流筒能够与径向流搅拌器配合在径向流搅拌器周围的多个方向对反应物施加剪切力，能够更加充分的避免功能粉体之间产生团聚，也能够提高功能粉体在反应物中的分散均匀性。
在一些实施方式中，在导流筒的轴向方向上，所述挡板靠近所述搅拌叶的一端与所述搅拌叶之间具有间隙；
优选的，所述挡板靠近所述搅拌叶的一端与所述搅拌叶之间的间隙为5-50mm。
在一些实施方式中，所述搅拌器27还包括，轴流搅拌器272，设于反应釜内，用于引导反应物沿轴向向所述径向流搅拌器271流动。
所述釜体的顶部设有轴流搅拌器接口191，用于连接所述轴流搅拌器272。
进一步地，所述轴流搅拌器272与所述径向流搅拌器271同轴设置，与所述径向流搅拌器271同轴/异轴驱动。
具体地：当径向流搅拌器和轴流搅拌器同轴驱动时，径向流搅拌器和轴流搅拌器通过同一根驱动轴与第一驱动部传动连接，即径向流搅拌器和轴流搅拌器的转速相同。
当径向流搅拌器和轴流搅拌器异轴驱动时，反应釜外部还设置用于驱动轴流搅拌器的第二驱动部，第一驱动部和第二驱动部分别通过传动轴与径向流搅拌器和轴流搅拌器驱动连接。
上述方案中，当径向流搅拌器和轴流搅拌器异轴驱动时，为了便于安装和维护，分别将第一驱动部和第二驱动部分别设于反应釜的顶部和底部；技术人员可以根据实际生产制造需求控制径向流搅拌器和轴流搅拌器的转速，实现对反应物混合程度和功能粉体的分散程度进行控制，以适应于不同的生产需求和不同的生产流程需要。
在上述任一实施方式中，各个所述反应腔内均设有加热装置，所述加热装置上设有温度调节部件，用于调节各个所述反应腔内的温度；
优选地，所述加热装置为热媒盘管14，所述温度调节部件为设置在所述热媒盘管14出口处的热媒流量调节阀34。
在上述方案中，通过调节热媒流量调节阀34的开度，可精确控制釜体10内各反应腔室11的温度，进而实现精准独立控制功能粉体浆料与聚酯低聚物的低温高效混合过程和作为浆料载体的过量二元醇单体的高温蒸发脱除过程。
可以理解的是，各个反应腔室内的温度均可根据工艺条件的不同进行单独控制。
在一些实施方式中，所述连续反应釜还包括物料进口15和物料出口16，设置在所述釜体10上，分别与位于所述釜体10两端的反应腔室11连通。
所述连续反应釜在生产聚酯纤维时，所述物料进口15为聚酯低聚物进口，所述固液浆料进口212为功能粉体浆料进口17，所述高压气体进口211为高压氮气进口。
利用现有的在线添加方式将功能粉体浆料添加到连续反应釜100，与连续反应釜100内的聚酯低聚物时，常常会出现功能粉体浆料中过量的二元醇单体在高温下瞬间蒸发导致功能粉体重新团聚的问题。因此本发明将功能粉体浆料由高压注入装置经浆料进口17喷射到釜体10内，对釜体10内部的聚酯低聚物造成一定的扰动，实现功能粉体浆料与聚酯低聚物实现快速地均匀混合，有效避免了功能粉体之间的团聚，得到功能粉体分散粒径小的功能聚酯低聚物，不仅缩短了反应时间、提高功能聚酯的生产效率、提高了功能聚酯产品的性能，还改善了功能聚酯的纺丝性能，适合用于生产高品质纤维和薄膜等产品。
需要说明的是，当釜体内设有两个反应腔室时，物料进口和物料出口分别与各个反应腔室连通，两个浆料进口也分别与各个反应腔室连通；当釜体内设有三个以上的反应腔室时，物料进口和物料出口分别与位于釜体两端的反应腔室连通，三个以上的浆料进口分别与各个反应腔室连通。
优选地，所述物料进口、物料出口和浆料进口均设置在所述釜体的底部。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围。
Claims (12)
1.一种连续反应釜，其特征在于，包括：
釜体，内部设有至少两个反应腔室；
浆料进口，设置在所述釜体的下部位置，与所述反应腔室连通；
高压注入装置，与所述浆料进口连通，用于向所述反应腔室内喷射浆料；
各反应腔室内可设置不同形式的搅拌器，添加功能粉体浆料的反应腔室的上层设置轴流搅拌器、下层设置径向流搅拌器，可同轴/异轴驱动；釜体的顶部设有轴流搅拌器接口，用于连接轴流搅拌器；釜体的底部设有径向流搅拌器接口，用于连接径向流搅拌器；
反应腔室内设有导流筒，导流筒与反应腔室固定连接；
导流筒内部中空形成容纳径向流搅拌器的空腔，导流筒的侧壁上设有导流区，导流区具有沿导流筒周向方向排列设置的导流孔；
导流筒的内壁上，沿导流筒的轴向方向与径向流搅拌器的搅拌叶位置相对的设置多个挡板，并将挡板成对设置在径向流搅拌器轴向方向的上下两侧，挡板沿导流筒的轴向和径向分别延伸，沿导流筒径向方向的长度大于导流筒和搅拌叶端部之间的间隙；
所述高压注入装置包括喷射部，与所述浆料进口连通，用于向所述反应腔室内喷射浆料；
所述反应腔室内设有搅拌器，所述搅拌器自所述釜体的顶部向底部延伸设置，所述喷射部的喷射方向与所述搅拌器的延伸方向之间具有夹角A，满足15°≤A≤75°；
所述高压注入装置还包括三相混合器，所述三相混合器包括筒体，所述筒体上开设有高压气体进口、固液浆料进口和浆料出口；
所述喷射部与所述浆料进口和所述浆料出口连通，用于将所述三相混合器内的浆料喷射到所述反应腔室内；
所述固液浆料进口和所述浆料出口分别位于所述筒体的两端，所述高压气体进口位于所述筒体的侧壁上；
所述高压气体进口、固液浆料进口和浆料出口分别与高压气体供应管、固液浆料供应管和浆料排出管连通；
所述高压气体供应管设有减压阀，所述三相混合器设有压力传感器，所述减压阀和所述压力传感器均与控制器相连，所述控制器根据所述压力传感器检测到三相混合器内的压力大小控制所述减压阀的开度；
所述喷射部为喷嘴，所述喷嘴包括喷头和管状结构，所述喷头上设有喷孔；
所述喷孔与所述浆料进口连通；所述管状结构的一端与所述喷头连接，内部形成有与所述喷孔相通的流道，所述管状结构靠近所述喷头的侧部与所述浆料排出管连通。
2.根据权利要求1所述的一种连续反应釜，其特征在于：所述夹角A，满足30°≤A≤60°。
3.根据权利要求2所述的一种连续反应釜，其特征在于：所述夹角A，满足30°≤A≤45°。
4.根据权利要求1所述的一种连续反应釜，其特征在于：
所述搅拌器包括搅拌轴和设置在所述搅拌轴上的搅拌叶，所述喷射部上设有喷孔，所述喷孔与所述搅拌叶边缘之间的距离为d，所述釜体在水平方向上的半径为r，满足r/2≤d≤r。
5.根据权利要求1所述的一种连续反应釜，其特征在于：所述管状结构的内部设有调节阀，用于调节所述喷孔的孔径大小。
6.根据权利要求1-5任一所述的一种连续反应釜，其特征在于：还包括
外壳，套设在所述釜体的外部，由至少两个立式筒状结构的壳体沿水平方向并列连接形成，相邻两个壳体的连接处在朝向所述连续反应釜外部的方向具有夹角α，满足30°≤α≤90°。
7.根据权利要求6所述的一种连续反应釜，其特征在于：
所述壳体包括上封头和下封头，分别位于所述釜体的顶部和底部，所述釜体的底壁上开设有所述浆料进口，所述喷射部设置在所述下封头与所述浆料进口相对的位置，与所述浆料进口连通。
8.根据权利要求7所述的一种连续反应釜，其特征在于：所述上封头和下封头分别为椭圆封头、球形封头、蝶形封头中的至少一种。
9.根据权利要求1-5任一所述的一种连续反应釜，其特征在于：
所述釜体内设有隔板，所述隔板从所述釜体的底壁向上延伸设置，所述隔板将所述釜体内部分隔成并排设置且相互连通的多个所述反应腔室，所述隔板与所述釜体的顶壁之间具有间隙，间隙向靠近物料出口的方向逐渐增大。
10.根据权利要求9所述的一种连续反应釜，其特征在于：所述隔板的高度为所述釜体高度的1/4～3/5。
11.根据权利要求1-5任一所述的一种连续反应釜，其特征在于：
各个所述反应腔内均设有加热装置，所述加热装置上设有温度调节部件，用于调节各个所述反应腔内的温度。
12.根据权利要求11所述的一种连续反应釜，其特征在于：所述加热装置为热媒盘管，所述温度调节部件为设置在所述热媒盘管出口处的热媒流量调节阀。
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